KR100901744B1

KR100901744B1 - 프로브카드용 니들 자동 인서트장치

Info

Publication number: KR100901744B1
Application number: KR1020070082600A
Authority: KR
Inventors: 임채용; 장복진
Original assignee: 우리마이크론(주)
Priority date: 2007-08-17
Filing date: 2007-08-17
Publication date: 2009-06-10
Also published as: KR20090018280A

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼 검사장비인 프로브스테이션에 웨이퍼의 이상 유무를 전달해주는 프로브카드(Probe card)에 관련된 것으로, 더욱 구체적으로는 인서트 픽커가 X축, Y축, Z축 방향으로 자유롭게 이동하면서 니들 트레이에 정렬된 프로브 니들을 픽업한 후 니들 밴딩기로 이동하여 밴딩작업을 수행하고, 순차적으로 밴딩처리된 니들을 니들고정대에 정확하게 고정함과 동시에 인서트홈에 밴딩부를 삽입하며, 특히 이러한 일련의 작업들을 상기 인서트 픽커가 자동으로 수행하면서 작업능률의 향상은 물론 품질도를 획기적으로 향상할 수 있도록 하는 프로브카드용 니들 자동 인서트장치에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 인서트장치의 본체 상부에 X축, Y축, Z축 방향으로 이동 자유롭게 설치된 로딩유니트에 인서트 픽커가 결합되는 한편;

상기 인서트 픽커는 전방 하단부에 니들을 진공력으로 흡착하는 진공 흡착헤드가 설치되고, 상기 진공 흡착헤드의 전방에는 제1 푸싱실린더의 작동에 따라 밴딩블럭의 상부면에 니들을 가압 상태로 지지하는 제1 푸셔가 설치되며, 상기 진공 흡착헤드의 후방에는 제2 푸싱실린더의 작동에 따라 인서트블럭의 인서트홈에 니들의 밴딩부가 삽입된 상태로 니들고정대에 니들을 가압 고정시키는 제2 푸셔가 설치됨을 기술적인 특징으로 한다.

로딩유니트, 인서트 픽커, 진공 흡착헤드, 니들, 밴딩부

Description

프로브카드용 니들 자동 인서트장치{Auto insert device of needle for probe card}

일반적으로 반도체 소자가 하나의 완성된 반도체 패키지로 그 성능을 다하기 위해서는 수많은 공정들을 거쳐서 완성된다. 그 공정들은 반도체 웨이퍼의 생산, 전공정(FAB; Fabrication), 조립 공정(Assembly)으로 크게 나눌 수 있다.

특히, FAB 공정에 의해 웨이퍼 상에 다수개의 반도체 소자가 형성되며, 바구개의 반도체 소자는 전기적 특성 검사(Electrical Die Sorting; EDS)를 통하여 양, 불량을 선별하게 된다. 이와 같은 EDS를 하는 목적은 전술된 바와 같이 첫째 웨이퍼 상의 각각의 반도체 소자의 양, 불량품을 선별하기 위해서이며, 둘째 불량 반도체 소자 중에서 수리 가능한 반도체 소자의 수리를 위해서이며, 셋째 FAB 공정에서의 문제점을 조기에 피드-백(Feed-Back)하기 위해서이며, 넷째 불량 반도체 소자의 조기 제거로 조립 및 패키지 검사(Package Test)에서의 원가 절감을 위해서이다.

이와 같은 EDS에 사용되는 장비는 테스터(Taster)와 프로브 스테이션(Probe Station)으로 이루어져 있으며, 상기 프로브 스테이션에는 웨이퍼 상의 반도체 소자의 전극 패드와 기계적으로 접촉되는 프로브카드(Probe Card)가 설치되어 있다.

상기 프로브카드는 아주 가는 프로브 니들(Niddle)을 카드 몸체에 고정시켜 놓은 것으로 테스터에서 발생한 신호가 프로브 설비를 통하여 프로브카드에 설치된 각각의 니들에 전달되고, 상기 니들에 전달된 신호는 니들이 접촉된 웨이퍼 상의 반도체 소자의 전극 패드에 전달되어 반도체 소자가 양품인지 불량품인지를 검사하게 된다.

이러한 프로브 니들은 긴 직선침의 형상으로 이루어지되 그 단부가 하방으로 일정각도만큼 절곡되고, 니들고정대를 매개로 인쇄회로기판의 저면에 설치된다.

즉 상기 니들고정대는 저면이 소정의 각도로 경사지게 형성되고, 그 경사면을 통해 접착제(에폭시 등)를 이용하여 니들이 소정의 각도로 경사지게 고정된다.

종래에는 상기한 프로브 니들을 니들고정대에 설치하는 작업을 마이크로스코프(Microscope)를 이용하여 전적으로 인력에 의존하여 실시하고 있는 실정이다.

그러나 하나의 프로브카드에는 수백 개 내지 수천 개의 프로브 니들이 촘촘하게 구비됨으로써 이에 따른 작업시간이 많이 소요됨은 물론 프로브 니들의 불량 발생률이 높고 불량발생 및 작업지연에 따른 비용손실과 생산성이 저하되는 문제점이 따르는 것이었다.

더욱이 작업자는 마이크로스코프를 이용하여 장시간을 작업함에 따라 현기증 및 어지러움, 구토 등을 유발하는 산업재해의 발생 우려가 큰 실정이다.

본 발명은 니들고정대에 니들을 고정하는 작업을 전적으로 수작업에 의존함에 따른 종래의 제반 문제점을 적극적으로 해소하기 위한 것이다.

이러한 본 발명은 로딩유니트를 이용하여 니들을 X축, Y축, Z축 방향으로 자유롭게 이동하는 과정, 상기 니들을 진공흡입력으로 픽업하는 과정, 상기 니들의 밴딩작업시 제1 푸셔 및 그립퍼를 이용하여 니들을 유동 없이 지지하는 과정 및 상기 밴딩처리된 니들을 니들고정대가 배치된 인서트 블럭으로 이동하여 밴딩부를 손상 없이 인서트홈에 삽입한 상태로 니들고정대에 고정하는 일련의 과정을 자동화를 통해 연속적으로 반복할 수 있도록 하는 기술을 강구하도록 한다.

본 발명은 프로브카드에 적용되는 프로브 니들을 밴딩부가 손상되지 않도록 정확하게 인서트하여 니들고정대에 고정하는 작업을 인력에 의존하지 않고 자동화를 통해 연속적으로 이루어짐으로써 작업시간을 단축함은 물론 작업능률, 생산성 및 경제성을 획기적으로 향상시키는 효과를 제공한다.

또한, 니들의 불량 발생률이 매우 적고, 제품의 품질도가 뛰어나며 작업인력을 배제함으로써 수작업에 따른 산업재해를 미연에 방지하는 효과를 추가로 제공한다.

본 발명의 목적 및 효과를 달성하기 위한 바람직한 실시예의 구성을 첨부된 도면에 의거 상세하게 설명하기로 한다.

이에 본 발명의 바람직한 실시를 위한 구체적인 구성을 개략적으로 살펴보면 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 인서트장치(1)의 본체(2) 상부에 X축, Y축, Z축 방향으로 이동 자유롭게 로딩유니트(10)가 설치되고, 상기 로딩유니트(10)의 Z축 이송레일(15)을 따라 상하로 이동 가능하게 인서트 픽커(P)가 결합되는 한편; 상기 인서트 픽커(P)는 전방 하단부에 니들(4)을 진공력으로 흡착하는 진공 흡착헤드(20)가 설치되고, 상기 진공 흡착헤드(20)의 전방에는 제1 푸싱실린더(31)의 작동에 따라 밴딩블럭(7)의 상부면에 니들(4)을 가압 상태로 지지하는 제1 푸셔(30)가 설치되며, 상기 진공 흡착헤드(20)의 후방에는 제2 푸싱실린더(41)의 작동에 따라 인서트블럭(60)의 인서트홈(61)에 니들(4)의 밴딩부(4a)가 삽입된 상태로 니들고정대(65)에 니들(4)을 가압 고정시키는 제2 푸셔(40)가 설치된 유기적인 결합구 성으로 이루어짐을 알 수 있다.

이하, 상기 개략적인 구성으로 이루어진 본 발명을 실시 용이하도록 좀 더 상세하게 설명하기로 한다.

우선적으로 본 발명의 인서트 픽커(P)를 X축, Y축, Z축 방향으로 자유롭게 이동할 수 있도록 하는 로딩유니트(10)는 인서트장치(1)의 본체(2) 상부에 설치되는 것으로, 본체(2)의 좌우 폭 방향으로 X축 이송레일(11)이 설치되고 상기 X축 이송레일(11)에는 X축 이송대(12)가 X축 방향으로 슬라이딩 이송 가능하게 결합되며, 상기 X축 이송대(12)의 상부면에 설치된 Y축 이송레일(13)에 Y축 이송대(14)가 Y축 방향으로 슬라이딩 이송 가능하게 결합되는 한편, 상기 Y축 이송대(14)의 전방에 수직상으로 설치된 Z축 이송레일(15)에는 스텝모터(16)의 작동에 따라 상하(Z축 방향)로 슬라이딩 이송 가능하게 인서트 픽커(P)가 결합된다.

따라서, 상기 인서트 픽커(P)는 기본적으로 X축, Y축, Z축 방향으로 정확하게 일정 피치만큼 이동하면서 소망하는 위치에 도달할 수 있으며, 이러한 로딩유니트(10)의 구성은 당 업계에서 널리 알려진 공지의 구성이므로 본 발명에서는 이에 대한 상세한 기술설명은 생략하더라도 이를 실시함에는 어떠한 무리도 없음은 자명하다.

상기한 인서트 픽커(P)는 본 발명의 핵심기술로써 로딩유니트(10)에 의해 X축, Y축, Z축 방향으로 자유롭게 이동하면서 도 1과 같이 니들 공급장치(3)의 니들 트레이에 정렬된 니들(4)을 픽업한 후 순차적으로 니들 밴딩기(5)로 이송하여 니들(4)에 밴딩부(4a)를 형성하고, 상기 밴딩부(4a)가 형성된 니들(4)을 인서트블 럭(60)으로 이송하여 상기 인서트블럭(60)에 형성된 인서트홈(61)에 밴딩부(4a)를 삽입함과 동시에 인서트블럭(60)에 설치된 니들고정대(65)에 니들(4)을 고정시키는 일련의 과정을 인력을 사용하지 않고 자동화를 이룩할 수 있게 된다.

이를 위한 본 발명의 인서트 픽커(P)는 니들 트레이에 정렬된 니들(4)을 강력한 진공 흡입력을 이용하여 하단부에 흡착하는 진공 흡착헤드(20)가 전방 하단부에 설치되고, 상기 진공 흡착헤드(20)의 전, 후방에는 각각 제1 푸셔(30) 및 제2 푸셔(40)가 설치된다.

상기 제1 푸셔(30)는 제1 푸싱실린더(31)의 피스톤로드(32) 선단에 연결 설치됨으로써 상기 제1 푸싱실린더(31)의 선택적인 작동에 따라 상하로 이동할 수 있으며, 특히 니들(4)의 밴딩작업시 하부로 이동하면서 밴딩블럭(7)의 상부면에 니들(4)을 가압 상태로 지지하여 밴딩작업시 니들(4)의 유동을 방지하는 역할을 수행한다.

여기에서 본 발명은 상기한 제1 푸셔(30)에 의한 니들(4)의 유동방지에 국한되지 않고, 밴딩작업시 니들(4)이 후방으로 밀리지 않도록 니들(4)을 유동 없이 파지하는 니들 그립장치(50)가 추가로 설치됨으로써 밴딩작업시 니들(4)은 어떠한 유동도 발생하지 않아 밴딩작업의 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

즉 상기 제1 푸셔(30)는 니들(4)의 전방을 지지하는 반면, 상기 니들 그립장치(50)는 니들(4)의 후방을 지지함에 따라 상기 니들 그립장치(50)는 제2 푸셔(40)의 후방에 설치됨이 바람직한 것으로, 도 5와 같이 인서트 픽커(P)의 저면에 부착된 그립퍼 고정대(51)의 저부에 고정그립퍼(52)가 고정상태로 설치되고, 상기 고정 그립퍼(52)와 대응하도록 슬라이딩 이동 가능한 이동그립퍼(53)가 설치된다.

상기 이동그립퍼(53)는 상부에 설치된 이동가이드(54)가 그립퍼 고정대(51)에 부착된 가이드레일(55)에 결합됨으로써 선택적으로 슬라이딩 이동하면서 니들(4)을 고정그립퍼(52)에 밀착된 상태로 가압하여 니들(4)을 강력하게 파지할 수 있으며, 상기 이동그립퍼(53)는 그립퍼 고정대(51)에 부착된 실린더브라켓(56)에 설치된 그립실린더(57)와 일체로 연결됨으로써 상기 그립실린더(57)의 신축작동에 따라 이동하면서 니들(4)을 유동 없이 파지하는 역할을 수행할 수 있게 된다.

또한, 상기 제2 푸셔(40)는 제2 푸싱실린더(41)의 피스톤로드(42) 선단에 일체로 연결 설치됨으로써 상기 제2 푸싱실린더(41)의 선택적인 작동에 따라 상하로 이동할 수 있을 뿐만 아니라 특히 니들(4)의 인서트작업시 도 6과 같이 니들(4)에 절곡 형성된 밴딩부(4a)가 인서트블럭(60)의 인서트홈(61)에 삽입된 상태로 니들(4)을 니들고정대(65)에 가압 고정시키는 역할을 수행한다.

즉 상기 제2 푸셔(40)의 가압 푸싱력에 의해 니들(4)은 니들고정대(65)의 상부면에 형성된 접착면에 접착된 상태로 고정될 수 있으며, 이와 동시에 밴딩부(4a)는 인서트홈(61)에 삽입됨으로써 밴딩부(4a)가 손상됨을 방지할 수 있게 된다.

또한, 상기한 진공 흡착헤드(20)는 니들(4)을 흡착할 때 인접하는 다른 니들(4)에 접촉되지 않도록 하고, 상기 제1 푸셔(30) 및 제2 푸셔(40)는 니들(4) 만을 단독으로 푸싱함이 용이하도록 공통적으로 하부가 산형으로 뾰족하게 형성됨은 물론 상기 뾰족하게 형성된 하단부에는 니들(4)의 흡착 및 푸싱작업시 니들(4)의 위치가 변형되지 않고 정위치를 지속적으로 유지할 수 있도록 니들(4)을 삽입상태 로 지지하는 반원형의 포지션홈(25)(35)(45)이 추가로 형성됨으로써 니들(4)의 픽업, 밴딩, 인서트 작업 등의 일련의 공정을 수행함에 있어 더욱 정밀도를 유지하는 특별한 효과를 제공한다.

한편, 상기 인서트 픽커(P)에는 니들(4)에 형성된 밴딩부(4a)의 형상 및 각도 및 길이 등의 측정치를 모니터를 통해 육안으로 확인할 수 있도록 하는 모니터링 카메라(70)가 설치되고, 상기 모니터링 카메라(70)와 인접한 위치에는 밴딩처리된 니들(4)을 인서트블럭(60)에 인서트하는 작업을 수행할 때 니들(4)이 삽입되는 인서트홈(61)의 위치를 조사하는 인서트홈 서칭센서(71)가 설치됨으로써 상기 인서트홈(61)에 니들(4)이 중첩된 상태로 삽입됨을 방지하고 등간격으로 정확한 위치에 삽입될 수 있게 된다.

더욱이 상기 인서트 픽커(P)의 일측면에는 레이저센서(72)가 설치됨으로써 인서트블럭(60)의 인서트홈(61)에 삽입되는 밴딩부(4a)의 삽입 깊이를 측정하여 설령 상기 밴딩부(4a)가 인서트홈(61)에 일률적인 깊이로 삽입되지 않더라도 즉각적으로 이를 보정하여 니들(4)이 항상 일률적인 깊이로 정확하게 삽입될 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 상기 인서트장치(1)의 본체(2), 좀 더 구체적으로는 니들 밴딩기(5)와 인서트블럭(60)의 사이에는 밴딩처리된 니들(4) 밴딩부(4a)의 각도 및 길이 등을 정밀하게 측정하는 밴딩부 검측센서(80) 및 니들(4)의 첨단부 위치를 정확하게 조사하는 첨단 서칭센서(81)가 추가로 설치됨으로써 니들(4)의 자동 인서트작업에 따른 정밀도를 더욱 향상시킨다.

이하에는 상기한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 자동화된 니들(4)의 인서트 과정에 대해 설명하기로 한다.

우선적으로 본 발명의 인서트 픽커(P)는 니들 공급장치(3)의 상부에 위치한 상태에서 니들 공급장치(3)의 니들 트레이에 근접할 때까지 하강하여 진공 흡착헤드(20)가 니들 트레이에 정렬된 니들(4)을 진공 흡착한 후 원상태로 승강하여 순차적으로 니들 밴딩기(5)로 수평 이동한다.

그리고 상기 인서트 픽커(P)는 밴딩블럭(7)에 인접할 때까지 하강하되 이때 니들(4)의 첨단부 위치를 확인할 수 있도록 니들(4)의 첨단부는 첨단 서칭센서(81)에 도달함으로써 니들(4)의 길이를 측정하고 이 측정치에 따라 인서트 픽커(P)를 Y축 및 Z축 방향으로 정확하게 이동함으로써 항상 균일한 밴딩부(4a)를 형성할 수 있게 된다.

다음으로 제1 푸셔(30)가 하강하면서 니들(4)을 밴딩블럭(7)에 가압 상태로 고정함은 물론 니들 그립장치(50)가 가동하면서 상기 니들(4)을 유동 없이 파지함으로써 밴딩작업의 정밀도를 향상할 수 있으며, 니들 밴딩기(5)에 의한 니들(4)의 밴딩작업이 완료된 후 제1 푸셔(30)가 원상태로 복원됨과 동시에 인서트 픽커(P)는 승강하여 순차적으로 밴딩부 검측센서(80)로 수평 이동함으로써 니들 밴딩부(4a)의 밴딩각도 및 길이를 측정한다.

그리고 상기 측정결과에 따라 밴딩작업의 불량 여부를 판별한 후 불량일 경우 인서트 픽커(P)가 니들 공급장치(3)의 측면에 마련된 수거통으로 수평 이동하여 니들(4)을 수거통으로 낙하하여 분리 수거한 후 새로운 니들(4)을 픽업할 수 있도록 초기상태로 복귀되는 한편, 밴딩작업이 양호한 경우에는 인서트 픽커(P)가 첨단 서칭센서(81)로 이동하여 니들(4)의 첨단 위치를 정확하게 조사한 후 순차적으로 인서트 픽커(P)는 인서트블럭(60)으로 이동하여 인서트홈(61)의 위치를 정확하게 조사하여 상기 니들(4)의 첨단 위치에 따른 측정치와 인서트홈(61)의 위치에 따른 측정치를 조합하여 보정함으로써 니들(4)이 인서트홈(61)에 더욱 정확하게 삽입될 수 있게 된다.

또한, 상기 보정과정을 거친 인서트 픽커(P)는 인서트블럭(60)에 근접하도록 하강한 상태에서 제2 푸셔(40)가 작동하면서 니들(4)을 니들고정대(65)에 가압 고정하며, 이와 동시에 니들(4)의 밴딩부(4a)는 인서트홈(61)에 정확하게 삽입됨으로써 인서트 과정시 밴딩부(4a)의 손상을 근본적으로 차단하며, 상기 니들(4)의 인서트 작업이 완료된 후에는 진공 흡착헤드(20)의 흡입력이 해제됨과 동시에 니들 그립장치(50)의 그립상태가 해제되고, 제2 푸셔(40)는 원상태로 복원된다.

또한, 상기 인서트 작업을 완료한 후 인서트 픽커(P)은 니들(4)을 픽업할 수 초기상태, 즉 니들 공급장치(3)의 상부에 위치하도록 이동함으로써 반복적으로 니들(4)을 자동으로 인서트할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명이 적용된 인서트장치의 일예시 정면도

도 2는 본 발명의 인서트 픽커가 로딩유니트에 결합된 상태의 측면도

도 3은 본 발명 진공 흡착헤드의 작동상태 측면도

도 4는 본 발명 제1 푸셔의 작동상태 측면도

도 5는 본 발명 니들 그립장치의 설치상태 종단면도

도 6은 본 발명 제2 푸셔의 작동상태 측면도

도 7은 본 발명 포지션홈의 설치상태 확대도

도 8은 본 발명 밴딩부 검측센서 및 첨단 서칭센서의 설치상태도

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

1: 인서트장치 3: 니들 공급장치

5: 니들 밴딩기 10: 로딩유니트

15: Z축 이송레일 20: 진공 흡착헤드

30: 제1 푸셔 40: 제2 푸셔

50: 니들 그립장치 53: 이동그립퍼

57: 그립실린더 60: 인서트블럭

61: 인서트홈 65: 니들고정대

70: 모니터링 카메라 71: 인서트홈 서칭센서

80: 밴딩부 검측센서 81: 첨단 서칭센서

Claims

인서트장치(1)의 본체(2) 상부에 X축, Y축, Z축 방향으로 이동 자유롭게 로딩유니트(10)가 설치되고, 상기 로딩유니트(10)의 Z축 이송레일(15)을 따라 상하로 이동 가능하게 인서트 픽커(P)가 결합되는 한편;

상기 인서트 픽커(P)는 전방 하단부에 니들(4)을 진공력으로 흡착하는 진공 흡착헤드(20)가 설치되고, 상기 진공 흡착헤드(20)의 전방에는 제1 푸싱실린더(31)의 작동에 따라 밴딩블럭(7)의 상부면에 니들(4)을 가압 상태로 지지하는 제1 푸셔(30)가 설치되며, 상기 진공 흡착헤드(20)의 후방에는 제2 푸싱실린더(41)의 작동에 따라 인서트블럭(60)의 인서트홈(61)에 니들(4)의 밴딩부(4a)가 삽입된 상태로 니들고정대(65)에 니들(4)을 가압 고정시키는 제2 푸셔(40)가 설치된 것을 특징으로 하는 프로브카드용 니들 자동 인서트장치.
제 1항에 있어서,

제2 푸셔(40)의 후방에는 밴딩작업시 니들(4)이 후방으로 밀리지 않도록 니들(4)을 유동 없이 파지하는 니들 그립장치(50)가 설치되는 한편;

상기 니들 그립장치(50)는 그립퍼 고정대(51)의 저부에 고정그립퍼(52)가 설치되고, 상기 고정그립퍼(52)에 니들(4)을 밀착상태로 가압하여 파지하는 이동그립퍼(53)가 그립실린더(57)의 작동에 따라 슬라이딩 가능하게 그립퍼 고정대(51)에 결합된 것을 특징으로 하는 프로브카드용 니들 자동 인서트장치.
삭제
제 1항에 있어서,

인서트 픽커(P)에는 니들(4)에 형성된 밴딩부(4a)의 형상 및 각도, 길이 등의 측정치를 모니터를 통해 확인하도록 촬영하는 모니터링 카메라(70) 및 밴딩처리된 니들(4)을 인서트블럭(60)에 인서트작업시 인서트홈(61)의 위치를 조사하는 인서트홈 서칭센서(71)가 설치된 것을 특징으로 하는 프로브카드용 니들 자동 인서트장치.
제 4항에 있어서,

인서트 픽커(P)의 일측면에는 인서트블럭(60)의 인서트홈(61)에 삽입되는 니 들(4) 밴딩부(4a)의 삽입 깊이를 측정하여 정밀하게 보정하는 레이저센서(72)가 추가로 설치된 것을 특징으로 하는 프로브카드용 니들 자동 인서트장치.
제 1항에 있어서,

인서트장치(1)의 본체(2)에는 밴딩처리된 니들(4) 밴딩부(4a)의 각도, 길이 등을 측정하는 밴딩부 검측센서(80) 및 니들(4)의 첨단부 위치를 조사하는 첨단 서칭센서(81)가 추가로 설치된 것을 특징으로 하는 프로브카드용 니들 자동 인서트장치.